电荷输运的温度依赖性极大地影响甚至决定了有机半导体的性质和应用，然而要实现有效地对其进行调控仍然充满挑战性。

近日，天津大学李立强教授报道了一种有效的调节有机半导体中热激活电荷输运与温度关系的策略，即通过精确调节晶界（GBs）处的势垒（E_Be）的有效高度（即势垒工程），这是一种先前从未报道的方法。

文章要点

1）研究发现，当E_Be在当晶粒尺寸（l）接近德拜长度（l_D）的两倍（l≈2L_D）时，E_Be达到最大值，而传统的热稳定性有机半导体（dinaphtho[2,3-b:2′,3′-f]thieno[3,2-b]thiohene，DNTT）已经转变为具有高热敏性的有机半导体。此外，细化或粗化晶粒都可以降低E_Be，从而提高DNTT器件的热稳定性。这一结果表明，需要根据特定应用的热敏性或热稳定性要求，以将晶粒尺寸优化为合适的尺寸范围。

2）通过实验论证和理论推导，研究人员详细阐明了电荷输运的调控机制。此外，利用同样的策略实现了对并五苯中热激活电荷输运的调控，证明了该策略的普适性。

3）当作为温度传感器时，DNTT器件显示出155的高灵敏度（相对电流变化值）。在目前已报道的基于有机场效应晶体管（OFET）的温度传感器中，具有最佳的性能。作为演示，DNTT OFET器件实现了对环境红外的探测、对人体接触识别以及温度分布绘图。

这项工作对热激活电荷输运的机理研究和集成电路及高性能传感器的器件设计具有一定的启示。

参考文献

Huang, Y., Gong, X., Meng, Y. et al. Effectively modulating thermal activated charge transport in organic semiconductors by precise potential barrier engineering. Nat Commun 12, 21 (2021).

DOI：10.1038/s41467-020-20209-w

https://doi-org/10.1038/s41467-020-20209-w